Λεζάντα: Το αυθεντικό γραφείο ελέγχου τράπεζας Jodrell με θέα το τηλεσκόπιο Lovell. Πίστωση: Anthony Holloway.
Την περασμένη εβδομάδα ρίξαμε μια ματιά στο δημόσιο πρόσωπο του Παρατηρητηρίου Jodrell Bank, του Discovery Center. Όμως αυτήν την εβδομάδα πραγματοποιούμε μια περιήγηση στο παρασκήνιο της καρδιάς αυτού του εντυπωσιακού και ιστορικού παρατηρητηρίου.
Ο Δρ Tim O'Brien είναι Αναπληρωτής Διευθυντής του Παρατηρητηρίου Jodrell Bank και Αναγνώστης στην Αστροφυσική στη Σχολή Φυσικής & Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Καθώς ξεκινάμε την περιήγησή μας στα τηλεσκόπια, την αίθουσα ελέγχου και τους υπολογιστές, εξηγεί το ρόλο του Jodrell στην ιστορική ανάπτυξη της ραδιοαστρονομίας. Το τηλεσκόπιο Lovell στην καρδιά του παρατηρητηρίου, είναι σήμερα ένα διατηρητέο κτίριο 1ου βαθμού και βρίσκεται στην αιχμή της τρέχουσας και μάλλον μελλοντικής επιστημονικής έρευνας.
Η Jodrell Bank ήταν αρχικά ο χώρος δοκιμών του Πανεπιστημίου Botany Department. Το Παρατηρητήριο ιδρύθηκε από τον Sir Bernard Lovell όταν παρεμβολές από τραμ διέκοψαν την έρευνα για κοσμικές ακτίνες που πραγματοποιούσε στη Σχολή Φυσικής στην κεντρική πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου στην πόλη. Ο Σερ Μπέρναρντ μετέφερε τον εξοπλισμό ραντάρ του στην τοποθεσία το 1945 για να προσπαθήσει να βρει ραδιοφωνικούς ηχώ από τα ιονισμένα μονοπάτια κοσμικών ακτίνων, αλλά αντ 'αυτού ίδρυσε έναν εντελώς νέο χώρο έρευνας για τους μετεωρίτες.
Το τηλεσκόπιο Lovell (αρχικά το Mark I) ήταν το μεγαλύτερο κατευθυνόμενο τηλεσκόπιο στον κόσμο (διάμετρο 76,2m) και το μόνο που μπορούσε να παρακολουθήσει τον πύραυλο εκτόξευσης του Sputnik 1 το 1957. εξακολουθεί να είναι το τρίτο μεγαλύτερο στον κόσμο. Εκτός από την παρακολούθηση και τη λήψη δεδομένων από ανιχνευτές όπως το Pioneer 5 το 1960 και το Luna 9 το 1966, ένα συνεχές πρόγραμμα αναβαθμίσεων επέτρεψε το εύρος της μέτρησης αποστάσεων από τη Σελήνη και της Αφροδίτης και την έρευνα πάλσαρ, αστροφυσικών μασέρ, κβάζαρ και φακών βαρύτητας. Παρείχε τις πιο εκτεταμένες μελέτες των πάλσαρ σε δυαδικά συστήματα αστεριών και ανακάλυψε το πρώτο πάλσαρ σε ένα σφαιρικό σύμπλεγμα. Εντόπισε τον πρώτο βαρυτικό φακό και έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για παρατηρήσεις SETI. Τώρα στην τρίτη αντανακλαστική του επιφάνεια, ένα συνεχές πρόγραμμα αναβαθμίσεων το έκανε πιο ισχυρό από ποτέ.
Το 1964 ολοκληρώθηκε το ελλειπτικό ραδιο τηλεσκόπιο Mark II. Στέκεται στη μέση ενός χωραφιού, επισκιάζει τον μικρό θόλο παρατήρησης που στεγάζει το οπτικό τηλεσκόπιο διδασκαλίας του Τιμ και περιβάλλεται από καλύβες μετά τον πόλεμο που πήρε το όνομά του από την έρευνα που έγινε σε αυτά, οπότε καλείται Radiant (μετά από μετεωρίτες) και άλλη Σελήνη. Με μεγάλο άξονα 38,1 μέτρα και δευτερεύοντα άξονα 25,4 μέτρα, το Mark II χρησιμοποιείται κυρίως παράλληλα με το Lovell ως μέρος του e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), της εθνικής εγκατάστασης ραδιοαστρονομίας του Ηνωμένου Βασιλείου που εκτελείται από το Jodrell. Αυτό περιλαμβάνει έως και 7 ραδιοφωνικά πεδία: τα Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall και Pickmere. Το e-MERLIN έχει τη μεγαλύτερη γραμμή βάσης (διαχωρισμός των τηλεσκοπίων) 217 Km και ανάλυση μεγαλύτερη από 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, η οποία συγκρίνεται με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble αλλά στο ραδιόφωνο παρά σε ορατά μήκη κύματος. Το υποκατάστημα του Μάντσεστερ του Jodrell φιλοξενεί επίσης το Βρετανικό περιφερειακό κέντρο κόμβου για το ALMA (το Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) στη Χιλή.
Το τηλεσκόπιο "42ft" βρίσκεται δίπλα στην είσοδο του κεντρικού κτηρίου που στεγάζει την αίθουσα ελέγχου. Ο κύριος στόχος των τηλεσκοπίων είναι να παρακολουθεί συνεχώς το Pulsar στην καρδιά του νεφελώματος καβουριών (όλη την ώρα είναι πάνω από τον ορίζοντα). Ο Tim σε αυτό το σημείο έδειξε το εντυπωσιακό κόλπο του κόμματος, αποδεικνύοντας μαθηματικά ότι το πεδίο ήταν πράγματι στραμμένο στο Crab Pulsar, υπολογίζοντας από τη Δεξιά Ανάβαση του πάλσαρ (05h 34m 31.97s) και Declination (+ 22d 00m 52.1s) όπου θα ήταν ο ουρανός εκείνη την εποχή. Έχει συλλέξει πάνω από 30 χρόνια δεδομένων που αντιπροσωπεύουν το 4% της ηλικίας του pulsar, δίνοντας ζωτικές ενδείξεις για το πώς εξελίσσονται τα pulsars.
Λεζάντα: Ο Δρ Tim O'Brien μιλά με τους καθηγητές Brian Cox και Dara O'Biain στην αίθουσα ελέγχου κατά τη διάρκεια του Stargazing Live Credit: The University of Manchester
Ο Tim ήταν αρκετά ευγενικός για να με επιτρέψει μέσα στο Control Room, που δεν το βλέπουν συχνά οι γενικοί επισκέπτες του ιστότοπου, αν και φιλοξενεί την ετήσια σειρά του BBC TV Stargazing Live, που φιλοξενείται από τους καθηγητές Brian Cox και Dara O'Briain. Απεικονίζει τέλεια τον ιστορικό και τρέχοντα ρόλο του Jodrell στη ραδιοαστρονομία. Πρόκειται για ένα θαυμάσιο βρετανικό μείγμα τεχνολογίας υπολογιστών αιχμής, αυθεντικού εξοπλισμού της δεκαετίας του 1950 και όλων των σημείων. Υπάρχουν τεράστιες οθόνες επίπεδης οθόνης σε μια γωνία που προβάλλουν και μπορούν να ελέγχουν κάθε ένα από τα πεδία, ένα ατομικό ρολόι δίπλα σε ντουλάπια ξύλου και γυαλιού που περιέχουν βελόνες συσφίγγισης που εντοπίζουν την πίεση του αέρα, την ταχύτητα του ανέμου και τις μεταβολές της θερμοκρασίας σε ρολά ή δίσκους χαρτιού. Στο κέντρο του δωματίου βρίσκεται το αρχικό γραφείο ελέγχου σε σχήμα πέταλου από τη δεκαετία του 1950.
Το τεράστιο παράθυρο βλέπει το πεδίο Lovell που «σταθμεύτηκε» κατά τη διάρκεια της επίσκεψής μου, ενώ το ανακλαστικό μπολ έπαιρνε ένα νέο παλτό βαφής, δείχνοντας ευθεία προς τα πάνω με το φρένο. Εάν οι άνεμοι αυξηθούν κατά τη διάρκεια μιας παρατήρησης, το πιάτο πρέπει να ανυψωθεί και να μετακινηθεί σε έναν υψηλότερο στόχο στον ουρανό. Εάν οι άνεμοι φτάνουν τα 45 μίλια την ώρα, το πιάτο πρέπει να σταθμεύει σε αυτήν την όρθια θέση. Ευτυχώς αυτό δεν συμβαίνει πολύ συχνά. Μια έντονη συσσώρευση χιονιού θα μπορούσε να παραμορφώσει το σχήμα του πιάτου, οπότε πρέπει να ανατραπεί. Το δωμάτιο ελέγχου είναι επανδρωμένο 24 ώρες την ημέρα 365 ημέρες του έτους. Ολόκληρο το δωμάτιο διαθέτει μια πολύ ικανοποιητική ποσότητα φώτων που αναβοσβήνουν, καλεί, κουμπιά και διακόπτες. Όπως σωστά λέει ο Tim "Χρειάζεστε πολλά φώτα που αναβοσβήνουν."
Το Jodrell στεγάζει μια σειρά συμπλεγμάτων γενικής χρήσης και εξειδικευμένων υπολογιστών. Από τη δεκαετία του 1960 οι Lovell και Mark II ασχολούνται τακτικά με το VLBI (Very Long Baseline Interferometry) που περιλαμβάνει τηλεσκόπια σε όλη την Ευρώπη, την Κίνα και την Αφρική και μπορεί επίσης να συνδεθεί με το VLBA (Very Long Baseline Array) στην Αμερική για να δημιουργήσει ένα τηλεσκόπιο το μέγεθος του πλανήτη, ικανό να παράγει τις πιο ευκρινείς εικόνες σε όλη την αστρονομία. Το δωμάτιο VLBI στεγάζει μια τεράστια σειρά συσκευών λήψης και ελέγχου. Αυτό περιλαμβάνει έναν δέκτη GPS, με ακρίβεια 0,5 χιλιοστά του δευτερολέπτου, γνωστός ως το Πλήρως Ακριβές Ρολόι, αν και έχουν νεότερους με ακρίβεια 25 νανοδευτερολέπτου και το ατομικό ρολόι του Maser είναι ακριβές σε 1 μέρος σε 10 ^ 15 ή 1 δευτερόλεπτο κάθε 30 εκατομμύρια χρόνια! Τα ονόματα είναι αρκετά το Jodrell, πέντε γεννήτριες σημάτων, που χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή των συχνοτήτων στο δέκτη, έχουν την ένδειξη Sharon, Tracy, Nigel, Kevin και Darren.
Λεζάντα: Το τηλεσκόπιο Mark II στην Jodrell Bank. Πίστωση: Ο συγγραφέας
Ο Jodrell πρωτοστάτησε στη σύνδεση ραδιοτηλεσκοπίων σε εκατοντάδες χιλιόμετρα και κατασκεύασε το αποκλειστικό δίκτυο οπτικών ινών που συνδέει και τα επτά τηλεσκόπια e-MERLIN. Ο Tim σταμάτησε για εφέ μπροστά από μια εντυπωσιακά μεγάλη και βαριά μπλε πόρτα που ήταν στολισμένη με πολλές δραματικές προειδοποιητικές πινακίδες και κοίταξε δυσοίωνο, με το χέρι του σε έναν ανθεκτικό μοχλό λειτουργίας. Αυτό ήταν το σπίτι του συσχετιστή e-MERLIN, το επίκεντρο και των επτά τηλεσκοπίων και της καρδιάς του δικτύου, πρέπει να είναι προσεκτικά προστατευμένο, ώστε να μην παρεμβαίνει στα ραδιοφωνικά πεδία επί τόπου. Ο Tim χτύπησε τον κωδικό εισαγωγής, τράβηξε το μοχλό και το απαλό βουητό έγινε μια εκκωφαντική βρυχηθμό καθώς μπήκαμε σε ένα μεταλλικό δωμάτιο, διατηρήθηκε κρύο με κλιματισμό. Υπάρχουν τεράστιες φιάλες αερίου στη γωνία έτοιμες να γεμίσουν το δωμάτιο σε περίπτωση πυρκαγιάς. Στο κέντρο είναι ένα καπνιστό γυάλινο ντουλάπι, το μέγεθος μιας μεγάλης ντουλάπας που περιέχει το διανομέα του υπολογιστή με γιορτές από κίτρινα καλώδια οπτικών ινών που συνδέονται με τα τηλεσκόπια και φέρνουν όσα δεδομένα στο δωμάτιο συνδυάζονται όσο ταξιδεύουν στο υπόλοιπο Διαδίκτυο του Ηνωμένου Βασιλείου.
Ο Jodrell έχει περίπου 40 άτομα στο χώρο του ξενοδοχείου με περισσότερους από 100 εργαζόμενους από το κτίριο του Πανεπιστημίου Alan Turing στο Μάντσεστερ. Η λίστα ερευνητικών προγραμμάτων της ομάδας καλύπτει όλες τις πτυχές της αστρονομίας, από τη μελέτη του Big Bang έως την ανακάλυψη εξωπλανητών. Έχουν χρησιμοποιήσει pulsars για να δοκιμάσουν τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν για την οποία τους απονεμήθηκε το Βραβείο Έρευνας Descartes. Ανέπτυξαν ενισχυτές χαμηλού θορύβου για το διαστημικό σκάφος Planck της ESA, ο οποίος θα αναφέρει τα αποτελέσματα της κοσμολογίας του το επόμενο έτος. Με ένα ευρωπαϊκό δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων χρησιμοποιούν πάλσαρ για να επιχειρήσουν την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων που προβλέπει ο Αϊνστάιν.
Κοιτώντας προς το μέλλον, οι εργασίες βρίσκονται σε εξέλιξη παράλληλα με το κεντρικό κτίριο ελέγχου για την κατασκευή ενός νέου κτιρίου για τη στέγαση του Διεθνούς Γραφείου Έργου για το SKA (το Square Kilometer Array) που θα τοποθετηθεί στην Αφρική και την Αυστραλία, το οποίο όταν ολοκληρώθηκε γύρω στο 2024, θα είναι το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο για τον 21ο αιώνα. Καθώς φεύγουμε, ρωτώ τον Τιμ στη λίστα επιθυμιών του για το μέλλον (όλοι οι αστρονόμοι έχουν μια λίστα επιθυμιών, έτσι δεν είναι;) Θα ήθελε να δει ένα σύστημα όπως το SKA να επεκτείνεται για να καλύψει το βόρειο ημισφαίριο και ένα μελλοντικό τηλεσκόπιο που θα μπορούσε να κάνει παρατηρήσεις σε πραγματικό χρόνο, ολόκληρου του ουρανού, στοχεύοντας άμεσα παροδικά αντικείμενα όπως τα novae που αποτελούν το κύριο επίκεντρο της δικής του έρευνας. Νομίζω ότι ο Sir Bernard θα το εγκρίνει.
Μάθετε περισσότερα για το Κέντρο Αστροφυσικής Jodrell Bank
